Bài viết trình bày kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ sâu, thời điểm thử nghiệm và thời gian thử nghiệm theo tháng (30 ngày) đến mức độ bám bẩn và sự tăng sinh khối sau một năm thử nghiệm tại Trạm nghiên cứu thử nghiệm biển Đầm Báy (Nha Trang).
Nghiên cứu khoa học công nghệ KHẢO SÁT BÁM BẨN HỆ MACRO THEO ĐỘ SÂU VÀ THỜI GIAN TẠI TRẠM NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM BIỂN ĐẦM BÁY NGUYỄN VĂN CHI, ĐỒNG VĂN KIÊN, BÙI BÁ XUÂN, MAI VĂN MINH, LÊ HỒNG QUÂN ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình hình thành phát triển quần thể sinh vật bám bẩn sinh học nước biển phụ thuộc theo khuynh hướng chính: - số lượng ấu trùng tiếp xúc với bề mặt vật liệu; - yếu tố hạn chế ấu trùng làm tổ phát triển Vị trí địa lý mùa năm yếu tố định đến bám bẩn sinh học Nghiên cứu hầu hết khu vực ven biển nước Mỹ cho thấy đặc trưng bám bẩn khác theo khu vực theo mùa khu vực [1] Người ta thường sử dụng biện pháp khác để chống sinh vật bám bẩn bề mặt vào mùa hè ngược lại không cần áp dụng biện pháp vào mùa đông Visscher J P khẳng định tốc độ di chuyển thời lượng di chuyển bề mặt vật liệu nước biển (so với đứng im) tỷ lệ nghịch với lượng bám bẩn xác định chúng [2] Các nghiên cứu bám bẩn đĩa quay hệ thống ống thủy tinh suốt có dịng chảy với tốc độ khác khẳng định, hà tìm thấy vận tốc 0,5 knot [1, 3] Còn đĩa quay, hà bám khu vực tâm đĩa (vận tốc di chuyển thấp) tỷ lệ nghịch với tốc độ quay đĩa hà tìm thấy phía đĩa ứng với đường kính vận tốc dài knot Đặc trưng bề mặt vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến đặc trưng bám bẩn Sự khác xảy loại vật liệu khác nhau, khả thấm ướt bề mặt, độ nhám bề mặt loại vật liệu [4, 5] Bức xạ mặt trời tác động trực tiếp đến trình bám bẩn sinh học khía cạnh tạo thuận lợn mặt sinh lý cho chúng bám phát triển, xuất phát từ chất quang dưỡng [6, 7] Ngoài ra, vật liệu có màu sắc tối thu hút số lượng bám bẩn nhiều so với màu sáng [8] Phương bề mặt vật liệu ảnh hưởng không nhỏ đến kết bám bẩn sinh học Hầu hết tác giả khẳng định rằng, bề mặt mẫu nằm ngang có số lượng sinh vật bám nhiều góc khác ngược lại với bề mặt [1, 9, 10] Kết cho số loài ấu trùng thường di chuyển lưng hướng lên nên dễ bám vào phía bề mặt phía bề mặt nằm ngang ln tồn lớp trầm tích gây khó khăn cho ấu trùng bám phát triển Xét khía cạnh mơi trường nước biển, nhiều cơng trình khẳng định nhiệt độ, độ mặn so với mặt nước biển liên quan trực tiếp đến lượng bám bẩn Nhiệt độ độ mặn thích hợp cho q trình sinh sản phát triển tương ứng từ 15-30oC 3,0-3,5% [11] Bài báo trình bày kết khảo sát ảnh hưởng độ sâu, thời điểm thử nghiệm thời gian thử nghiệm theo tháng (30 ngày) đến mức độ bám bẩn tăng sinh khối sau năm thử nghiệm Trạm nghiên cứu thử nghiệm biển Đầm Báy (Nha Trang) THỰC NGHIỆM 2.1 Địa điểm thử nghiệm: Các mẫu thử nghiệm treo phao đặt vị trí nước mặt có độ sâu dao động khoảng từ 3,5 đến 5,5 m Tạp chí Khoa học Công nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 59 Nghiên cứu khoa học công nghệ 2.2 Bố trí thử nghiệm 2.2.1 Các mẫu thử nghiệm mica trung tính kích thước 300x150x2 mm nhựa acrylic màu đen kiểm tra theo [12] 2.2.2 Mẫu thử nghiệm triển khai tầng độ sâu so với mặt nước biển là: 0,6; 1,4; 2,2; 3,0 m tính theo mép mẫu Độ sâu từ 0,6 - 3,0 m phù hợp với khoảng độ sâu thử nghiệm theo [12] Mỗi tầng bố trí mẫu Các mẫu treo theo phương thẳng đứng, dọc theo chiều bờ biển (hướng bắc nam) theo phương án để khảo sát: + Phương án 1: Triển khai hàng tháng 12 mẫu thử nghiệm 19/9/2016 Các mẫu thu sau 30 ngày triển khai 12 mẫu cho chu kỳ + Phương án 2: Triển khai đồng loại 144 mẫu thời điểm bắt đầu phương án Số mẫu thu theo tháng, tháng 12 mẫu + Phương án 3: Triển khai hàng tháng 12 mẫu thử nghiệm 19/9/2016 Các mẫu thu đồng loạt cuối kỳ thử nghiệm (sau 12 tháng) - Xác định khối lượng bám bẩn cân trực tiếp mẫu thu định kỳ sau để nước tự nhiên vị trí khơng có nắng (khoảng giờ) Sử dụng cân điện tử Ohaus PA4102 sai số 0,01 g - Xác định diện tích bám bẩn (hàng tháng) phần mềm ImageJ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc trưng mơi trường nơi thử nghiệm Một số thơng số khí tượng mơi trường nước biển liên quan trình bày bảng Theo đó, mùa mưa thường tháng 9, đạt đỉnh vào tháng 12, giảm dần tháng với lượng mưa trung bình cao, kèm với lượng xạ mặt trời giảm Bảng Một số thơng số khí tượng trung bình tháng Đầm Báy Thơng số Thời gian Tháng Tháng 10 Năm 2016 Tháng 11 Tháng 12 Tháng Tháng Tháng Năm Tháng 2017 Tháng Tháng Tháng Tháng 60 Nhiệt độ, o C 28,7 27,3 27,2 25,9 24,8 24,9 25,6 27,2 28,3 28,4 28,2 28,5 Số nắng, h 269,6 188,7 185,5 116,4 121,7 179,3 188,2 231,8 190,6 235,5 255,9 267,3 Tổng xạ, MJ/m2 613,6 474,4 479,1 270,5 139,9 478,4 637,7 600,6 400,0 618,7 529,7 623,5 Lượng mưa, mm 171,3 359,5 345,1 1128 417,5 29,50 14,75 31,25 154,3 38,50 79,25 91,84 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 Nghiên cứu khoa học công nghệ Nồng độ oxy, nhiệt độ độ mặn khu vực thử nghiệm tương đối cao, cho phép thực vật động vật biển bám, phát triển thuận lợi [11] Bảng Một số thông số nước biển thời gian thử nghiệm Đầm Báy Thông số Nhiệt độ (oC) Độ mặn (‰) Độ pH Nồng độ O2 hòa tan (mg/l) Sâu 0,6 m 25,1 - 30,3 32 - 34 8,1 - 8,4 5,55 - 6,95 Sâu 1,4 m 26,5 - 29,1 32 - 34 8,1 - 8,4 5,69 - 6,86 Sâu 2,2 m 25,9 - 28,8 32 - 34 8,1 - 8,4 5,92 - 7,12 Sâu 3,0 m 26,1 - 29,6 32 - 34 8,1 - 8,4 5,83 - 6,54 3.2 Khảo sát mức độ bám bẩn sinh học theo tháng năm độ sâu Ảnh đại diện mẫu bám bẩn hàng tháng (độ sâu 1,4 m) theo độ sâu (6/2017) phương án trình bày hình 1, Ln có lớp bám bẩn định bề mặt mẫu có khác biệt số lượng sinh vật macro quan sát Tại thời điểm tháng 9, 10/2016 từ tháng 3÷8/2017 hà, hàu phát triển thành cá thể rõ rệt, kích thước từ đến mm Từ tháng 11/2016 đến 01/2017, số lượng bám bẩn Sinh khối bám bẩn mẫu độ sâu 1,4 m 2,2 m cao độ sâu cịn lại (hình 2) 9/2016 10/2016 11/2016 12/2016 1/2017 2/2017 3/2017 4/2017 5/2017 6/2017 7/2017 8/2017 Trước thử nghiệm Hình Ảnh đại diện mẫu thử nghiệm độ sâu 1,4 m theo phương án 0,6 m 1,4 m 2,2 m 3,0 m Hình Ảnh chụp mẫu thử nghiệm độ sâu khác nhau, tháng 6/2017 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 61 Nghiên cứu khoa học công nghệ Số liệu tổng hợp sinh khối diện tích bám bẩn sinh học hệ macro hàng tháng thể hình 3, Kết khảo sát cho thấy có thống tương đối sinh khối diện tích bám bẩn Sinh khối diện tích bám bẩn hàng tháng mùa khơ cao so với mùa mưa Theo công bố nghiên cứu Miami, Floria, Mỹ, sinh khối bám bẩn ướt mẫu plastic dao động từ đến 24 g/144 in2 (từ 43 đến 258 g/m2) [3] Như vậy, số liệu sinh khối bám bẩn nơi khảo sát độ sâu 1,4 2,2 m nhóm tác giả vào mùa khơ chí cịn cao Miami Sinh khối bám bẩn (g/m2) Đây kết tổng hợp nhiều nguyên nhân mà chủ yếu thiếu ánh sáng, xạ mặt trời mưa nhiều, liên tục vào mùa mưa Thiếu ánh sáng nguyên nhân trực tiếp hạn chế mặt sinh lý sinh vật bám bẩn [6] mà hạn chế tượng quang dưỡng chúng [7] Mặc khác, mưa nhiều nên tượng đối lưu số vị trí định, độ mặn bị giảm cục ngun nhân đáng kể Diện tích bám bẩn (%) Hình Biểu đồ thể sinh khối bám bẩn theo thời gian (tháng / năm) độ sâu Hình Biểu đồ thể diện tích bám bẩn theo thời gian (tháng / năm) độ sâu Ở phạm vi độ sâu từ 0,6 m 3,0 m, khơng có thay đổi lớn độ sâu có khác biệt sinh khối diện tích bám bẩn mà chủ yếu tháng mùa khô Theo nghiên cứu công bố khoảng độ sâu này, môi trường cho phép tạo đặc trưng bám bẩn tương tự [11] Tuy nhiên mẫu độ sâu 0,6 m có sinh khối bám bẩn hơn, giải thích dựa vào ảnh hưởng việc di chuyển tương đối mẫu mơi trường sóng khiến nước trượt bề mặt mẫu chịu rung lắc nhiều dao động phao gây [1, 2] Ngược lại, diện tích bám bẩn mẫu độ sâu 3,0 m nhận ánh sáng thời điểm đỉnh triều dễ bị tác động cát, trầm tích đáy thời điểm đáy triều gây khó khăn cho ấu trùng bám phát triển 62 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 Nghiên cứu khoa học công nghệ 3.3 Khảo sát tăng sinh khối sau năm theo mùa thử nghiệm Kết bám bẩn mẫu thử nghiệm từ tháng thứ trở có diện tích bám bẩn tăng, số cá thể sinh khối tăng lên rõ rệt (hình 5, 6) Tốc độ tăng sinh khối quần thể bám bẩn gần tuyến tính chứng tỏ sinh vật bám phát triển đặn số lượng kích thước khơng có khác biệt rõ rệt mẫu thử nghiệm độ sâu khác từ 0,6 đến 2,2 m 10 12 Sinh khối bám bẩn (g/m2) Hình Ảnh đại diện mẫu theo phương án độ sâu 1,4 m (tháng thử nghiệm) Số tháng thử nghiệm (từ 19/9/2016) Hình Biểu đồ thể sinh khối bám bẩn theo thời gian thử nghiệm độ sâu Chỉ riêng mẫu độ sâu 3,0 m có sinh khối bám bẩn thường thấp thay đổi không đặn Điều mẫu thường chịu điều kiện lắng đọng trầm tích cao, dịng nước ngầm từ suối làm hạn chế sinh vật bám phát triển Mặc dù vào tháng mùa khô bám bẩn cảm ứng (trong 30 ngày đầu) thấp năm đồ thị hình 6, tốc độ phát triển sinh khối mạnh giai đoạn này, sinh vật hệ macro bám ổn định tăng trưởng mạnh Sau 7, tháng, sinh khối tăng khơng đáng kể, chí giảm số hàu bị chết, lớp vỏ phần thân bị tách dần khỏi mẫu Tạp chí Khoa học Công nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 63 Nghiên cứu khoa học công nghệ Bảng Sinh khối kiểm tra theo phương án (g/m2) phương án (±%) Số 0,6 m tháng (PA2) 0,6 m (PA3) 1,4m (PA2) 1,4m (PA3) 2,2 m (PA2) 2,2 m (PA3) 3m (PA2) 3m (PA3) 678 +26,4 % 412 +12,1 % 589 +7,8 % 478 +2,5 % 1700 -3,9 % 1478 + 4,8 % 1411 +12,7 % 955 +38,6 % 2311 -4,4 % 2111 +16,96% 3189 +3,4 % 1449 +10,2 % 3690 +2,4 % 3213 +1,93 % 3573 3,5 % 1623 -6,7 % Ngoài ra, thời điểm đặt mẫu ảnh hưởng đến tốc độ tăng sinh khối giai đoạn ban đầu Số liệu trình bày bảng cho thấy hầu hết mẫu triển khai vào thời điểm mùa khô (phương án 3) có độ tăng sinh khối cao so với mẫu triển khai vào mùa mưa Kết mẫu triển khai theo phương án có lợi phát triển ban đầu nên chúng nhanh chóng tăng trưởng Tuy vậy, sau tháng thử nghiệm, sinh khối theo phương án tương đương KẾT LUẬN - Bám bẩn sinh học ban đầu (tháng đầu tiên) diễn thuận lợi vào khoảng thời gian từ tháng đến tháng (mùa khô) cao từ đến lần so với tháng lại (mùa mưa) Độ sâu 1,4 m 2,2 m phao thử nghiệm Đầm Báy thích hợp cho thử nghiệm bám bẩn sinh học diễn mạnh ổn định so với độ sâu 0,6 m 3,0 m - Tốc độ tăng sinh khối diễn mạnh tuyến tính khoảng từ tháng thứ đến tháng thứ 7, sau tốc độ tăng chậm lại không đáng kể 12 tháng - Mức độ bám bẩn tháng (sau 2,3 tháng) phụ thuộc vào mùa triển khai đặt mẫu (đặt mẫu vào tháng - mùa mưa cho giá trị thấp so với đặt vào tháng 4, 5, - mùa khô) Tuy nhiên sau tháng, mức sai khác khơng cịn ý nghĩa TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 WHOI (Woods Hole Oceanographic Institute), Factors Influencing the Attachment and Adherence of Fouling Organisms (Marine Fouling and Its Prevention), George Banta Publishing Co., 1952, 580:230-240 Visscher J.P., Nature and extent of fouling of ships’ bottoms, Bulletin of the Bureau of Fisheries Part II, 1927, 43(1031):193-252 Smith F.G.W., Effect of water currents upon the attachment and growth of barnacles, Biological Bulletin, 1946, 90(1):51-70 Pomerat C.M., Weiss C.M., The influence of texture and composition of surface on the attachment of sedentary marine organisms, Biological Bulletin, 1946, 91(349):57-65 Tạp chí Khoa học Công nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 Nghiên cứu khoa học công nghệ 10 11 12 Sheer B.T., Fox D.L., Attachment of Sedentary Marine Organisms to Petrolatum Surfaces, Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, 1947, 65:92-95 Gregg J.H, Background illumination as a factor in the attachment of barnacle cyprids, Biological Bulletin, 1945, 88(1):44-49 Weiss C.M., The Effect of Illumination and Stage of Tide on the Attachment of Barnacle Cyprids, Biological Bulletin, 1947, 93(3):240-249 Pomerat C.M, Reiner E.R., The Influence of Surface Angle and of Light on the Attachment of Barnacles and Other Sedentary Organisms, Biological Bulletin,1942, 82(1):14-25 Hopkins A.E., Factors Influencing the Spawning and Setting of Oysters in Galveston Bay, Texas Bulletin of the U.S Fish Commission, 1931, 47:57-83 McDougall, Sessile Marine Invertebrates of Beaufort, North Carolina: A Study of Settlement, Growth, and Seasonal Fluctuations among Pile-Dwelling Organisms, Ecological Monographs, 1943, 13(3):321-374 WHOI (Woods Hole Oceanographic Institute), Relations to Local Environments (Marine Fouling and Its Prevention), George Banta Publishing Co., 1952, 580:102-117 TCVN 8785-1:2011, Sơn lớp phủ bảo vệ kim loại - Phương pháp thử điều kiện tự nhiên - Phần 1: Hướng dẫn đánh giá hệ sơn lớp phủ bảo vệ kim loại SUMMARY INVESTIGATION OF MACRO BIO-FOULING IN TIME AND DEPTH AT DAM BAY MARINE RESEARCH AND TESTING STATION The initial bio-fouling occurred more favorably in the months from March to September and to times higher than the rest The testing conditions were most stable at depth of 1.4 m and 2.2 m compared to 0.6 m and 3.0 m The biomass growth rate was almost linearly observed from 3rd to 7th months, then slowed down and was negligible up to 12th month The level of bio-fouling in the first months depended on the seasons (biomass of samples have been immersed in September lower than that of samples immersed from April to June) However, after months, this difference is not significant Keywords: Bám bẩn macro, sinh khối, diện tích bám bẩn, thời gian thử nghiệm Nhận ngày 29 tháng năm 2017 Phản biện xong ngày 20 tháng năm 2018 Hoàn thiện ngày 24 tháng năm 2018 Chi nhánh Ven biển, Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga Tạp chí Khoa học Cơng nghệ nhiệt đới, Số 16, 10 - 2018 65 ... theo phương án độ sâu 1,4 m (tháng thử nghiệm) Số tháng thử nghiệm (từ 19/9/2016) Hình Biểu đồ thể sinh khối bám bẩn theo thời gian thử nghiệm độ sâu Chỉ riêng mẫu độ sâu 3,0 m có sinh khối bám. .. sinh khối bám bẩn theo thời gian (tháng / năm) độ sâu Hình Biểu đồ thể diện tích bám bẩn theo thời gian (tháng / năm) độ sâu Ở phạm vi độ sâu từ 0,6 m 3,0 m, khơng có thay đổi lớn độ sâu có khác... diện tích bám bẩn mà chủ yếu tháng mùa khô Theo nghiên cứu công bố khoảng độ sâu này, môi trường cho phép tạo đặc trưng bám bẩn tương tự [11] Tuy nhiên mẫu độ sâu 0,6 m có sinh khối bám bẩn hơn,